JP2013002887A - 放射線検出パネルおよび放射線撮影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】狭額縁を実現する放射線検出パネルを提供する。
【解決手段】蛍光体層による蛍光を検出する光電変換素子を有する放射線検出パネルであって、光電変換素子を有する、蛍光体層を支持するための基材と、蛍光体層を覆う保護膜と、を備え、蛍光体層は基材の表面および少なくとも１つの側面に形成され、表面と少なくとも１つの側面とのなす角度が９０度以下である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、放射線検出パネルおよび放射線撮影装置に関し、特にマンモ撮影用の狭額縁を実現する放射線検出パネルおよび放射線撮影装置に関する。

Ｘ線蛍光体層と２次元光検出器とを有するデジタル放射線検出装置の画像特性が良好である点、取得されるデータがデジタルデータであるためネットワーク化したコンピュータシステムに取り込むことによってデータの共有化が図れる点から、デジタル放射線検出装置について盛んに研究開発が行われている。

これらデジタル放射線検出装置の中でも、高感度且つ高鮮鋭な装置として、複数のフォトセンサ及びＴＦＴ（Thin Film Transistor）等の電気素子が２次元に配置された光電変換素子部からなる光検出器上に、放射線をフォトセンサで検出可能な光に変換するための蛍光体層を形成して構成される放射線検出装置が知られている
特許文献１に記載のＸ線撮像装置は、光電変換素子と薄膜トランジスタとを含む組を二次元状に実質的に等間隔で複数配列して構成される光電変換基板と、光電変換基板を駆動させる駆動処理回路基板と、光電変換基板からの出力を処理する信号処理回路基板と、Ｘ線を可視光に変換する波長変換部材とを含んで構成されている。ここで、波長変換部材は、被写体を介して照射されたＸ線の分布又はＸ線像を可視光分布又は可視光像に変換し、光電変換基板は、可視光像を光電変換により電荷の分布又は電気信号に変換する。さらに、このＸ線撮像装置は、光電変換基板を載置する支持部材を有し、駆動処理回路基板及び信号処理回路基板の何れか一方を、支持部材に対して光電変換基板の反対側に、光電変換基板の検出面に対し略４５度傾斜させて配置している。そして、駆動処理回路基板及び信号処理回路基板の何れかもう一方を、支持部材に対し光電変換基板の反対側に、光電変換基板の検出面に対し略平行に配置して構成されている。

また、特許文献２に記載の放射線検出装置では、柱状結晶構造のＣｓＩ：Ｔｌからなる蛍光体層上部の蛍光体保護層として蒸着重合ポリ尿素、反射層上の反射層保護層として蒸着重合ポリ尿素が適用されており、両ポリ尿素の端面が外側に向け薄く形成されている。このように形成することにより、形成端面での外部からのストレスに対して強い構造を得ることを試みている。また、両ポリ尿素は、センサパネル上の蛍光体層が形成された面とは反対側の面上にも形成され、同様にその端面が外側に向け薄くなっている。このように形成することにより、センサパネル裏面に対する外部からの機械的ストレスに対してクッション材として機能し、耐衝撃性の強いセンサパネル構造を得ることができる。

特開2002-267758号公報 特開2006-052983号公報

しかしながら、特許文献１および特許文献２においては、マンモ撮影用ＦＰＤカセッテに対する狭額縁が実現できていない。ここで、狭額縁とは、カセッテ外形の一辺からの距離が小さい領域まで（例えば２ｍｍ以内）画像化できることをいう。

上記の課題に鑑み、本発明は、狭額縁を実現する放射線検出装置（放射線検出パネル）を提供することを目的とする。

上記の目的を達成する本発明に係る放射線検出パネルは、
蛍光体層による蛍光を検出する光電変換素子を有する放射線検出パネルであって、
前記光電変換素子を有する、前記蛍光体層を支持するための基材と、
前記蛍光体層を覆う保護膜と、を備え、
前記蛍光体層は前記基材の表面および少なくとも１つの側面に形成され、前記表面と前記少なくとも１つの側面とのなす角度が９０度以下であることを特徴とする放射線検出パネル。

本発明によれば、狭額縁を実現する放射線検出パネルを提供することができる。

（ａ）第１実施形態に係る放射線検出装置の模式的平面図、（ｂ）第１実施形態に係る放射線検出装置の模式的断面図。 放射線検出装置の製造工程の説明図。 放射線検出装置の製造工程の説明図。 放射線検出装置の製造工程の説明図。 放射線検出装置の製造手順を示すフローチャート。 第２実施形態に係る放射線検出装置の模式的断面図。 第３実施形態に係る放射線検出装置の模式的断面図。 第１実施形態に係る放射線検出装置の胸壁側以外の模式的断面図。

（第１実施形態）
図１を参照して、第１実施形態に係る放射線検出装置（放射線検出パネル、２次元光検出器とも称する）について説明する。なお、放射線にはＸ線の他にα線、β線、γ線等が含まれる。図１（ａ）は、放射線検出装置の模式的平面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）におけるＡ−Ａ′線における断面図である。

図１（ｂ）において、放射線検出装置としてのセンサパネル１００は、ガラス基板１０１と、光電変換素子部１０２と、配線部１０３と、接触リード１０４と、保護層１０５と、蛍光体下地層１０６と、反射防止層１２０とを備える。

ガラス基板１０１は、放射線検出装置の基礎部分を構成する基材である。光電変換素子部１０２は、例えばアモルファスシリコンを用いたフォトセンサとＴＦＴとから構成される。配線部１０３および接触リード１０４は、光電変換素子部１０２に含まれている。

保護層１０５は、例えば窒化シリコンにより構成され、ＳｉＮやＴｉＯ２、ＬｉＦ、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ等の他、ポリフェニレンサルファイド樹脂、フッ素樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、液晶ポリマー、ポリエーテルニトリル樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエーテルサルホン樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂等を用いることができる。特に保護層１０５は、放射線照射時に蛍光体によって変換された光が通過することから、蛍光体が放出する光の波長において高い透過率を示すものが望ましい。

蛍光体下地層１０６は、光電変換素子部１０２の剛性保護層を兼ねる、樹脂膜等により形成された下地層である。蛍光体下地層１０６は、柱状化蛍光体による蛍光体層形成工程での熱プロセス（２００℃以上）に耐える材料であればいずれの材料であってもよい。例えば、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂等が挙げられる。

蛍光体保護部材１１０は、蛍光体保護層１１１と、反射層１１２と、保護基材１１３とを備える。蛍光体保護部材１１０は、センサパネル１００上に形成された光電変換素子部１０２や後述する蛍光体層１１４の防湿保護の機能を有し、水分透過率の低い材料を少なくとも１層構成するとよい。

蛍光体保護層１１１は、有機樹脂等により構成され、蛍光体保護部材１１０と蛍光体層１１４との接着を担う。蛍光体保護層１１１は、蛍光体層１１４に対してセンサパネル１００の光電変換素子部１０２を覆う蛍光体保護部材１１０を接着固定すると共に、蛍光体層１１４及び光電変換素子部１０２の防湿保護の目的で設けられている。蛍光体保護層１１１としては、加熱溶融状態で他の有機材料および無機材料に対して接着性を有し、常温で固体状態となり接着性を持たない樹脂を用いてもよい。この目的にかなうものであればいずれの材料であってもよく、特に水分透過率の低い樹脂がよい。加熱により硬化反応し硬化する加熱硬化型接着剤、例えば付加反応型のシリコン、加熱硬化型のアクリルやエポキシ加熱により可塑化して溶着可能となるポリオレフィン等のホットメルト樹脂（熱可塑性樹脂）を用いることができる。この熱可塑性樹脂層からなる蛍光体保護層１１１を蛍光体層１１４よりも厚く形成することにより（不図示）、ガラス基板１０１周辺部の機械的衝撃を緩和することができる。

反射層１１２の材料としては、Ａｌ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｒｈ、Ｐｔ及びＡｕ等の反射率の高い金属がよい。保護基材１１３は、反射層１１２を予め形成するための基材であり、ＰＥＴ等の有機材料が挙げられる。この反射層１１２および保護基材１１３を保護膜とする。

蛍光体層１１４は、柱状の蛍光体により構成される層である。蛍光体層１１４としては、アルカリハライド付活剤が好適に用いられ、ＣｓＩ：Ｔｌの他に、ＣｓＩ：Ｎａ，ＮａＩ：Ｔｌ，ＬｉＩ：Ｅｕ，ＫＩ：Ｔｌ等を用いることができる。この蛍光体層１１４は、ガラス基板１０１をベースに支持されている。

反射防止層１２０は、上面（表面）からの蛍光がガラス基板１０１の側面、下面（背面）で反射することを防止すると同時に、ガラス基板１０１の側面に形成された蛍光体層１１４からの蛍光が側面から光電変換素子部１０２へ入射することを防止する。

本実施形態では、２次元光検出器であるセンサパネル１００として、ガラス基板１０１上にアモルファスシリコンを用いたフォトセンサとＴＦＴから構成される光電変換素子部１０２を形成した場合について説明する。しかしながら、本実施形態はこれに限定されず、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサ等を２次元状に配置した撮像素子を形成した半導体単結晶基板上に下地層、蛍光体層を配置することにより同様の放射線検出装置を構成することができる。このことは他の実施形態においても同様である。

図１（ａ）および（ｂ）を参照して説明した放射線検出装置の製造方法を説明する。図２（ａ）および（ｂ）、図３、図４は、放射線検出装置の製造工程を示す。なお、図（ａ）乃至図４は、図１（ａ）のＡ−Ａ′線における模式的断面図を示している。

図５は、本発明に係る放射線検出装置の製造手順を示すフローチャートである。まず、Ｓ５０１において、図２（ａ）に示されるように、ガラス基板１０１上の非晶質シリコンから成る半導体薄膜上に、フォトセンサとＴＦＴからなる光電変換素子部（光検出素子（画素））１０２及び配線部１０３を形成する。

Ｓ５０２において、ガラス基板１０１の少なくとも１つの側面（例えば、患者の胸部と接触する胸壁側部分）をカッティングする。カッティングする時に、内側に向かって傾斜がつくように切り出す。すなわち、ガラス基板１０１の上面（表面）と側面とのなす角度が９０度以下となるように切り出す。

カッティングは、ダイアモンドカットの他に、レーザカット等が可能である。いずれのカッティング方であってもガラス基板１０１の内側に向かって側面が傾斜するようにカットすればよい。ガラス基板１０１の側面は上面よりも粗い面になるようにカッティングされている。ダイアモンドカットを行うと粗い面を形成しやすい。粗い面を形成することにより、蛍光体層１１４を形成させる際に、蛍光体がガラス基板１０１の側面を通って流れてしまい下面に付着することを防止しやすくなる。図１（ａ）の胸壁側（Ａ−Ａ′線）以外は側面が傾斜するようにカットする必要はない。放射線検出装置全体を必ずしも狭額縁にする必要はないからである。ただし、狭額縁にしたい側面に対しては胸壁側（Ａ−Ａ′線）以外も側面が傾斜するようにカットしてもよい。

Ｓ５０３において、光電変換素子部１０２及び配線部１０３の上にＳｉＮＸよりなる保護層１０５と、更にポリイミド樹脂を硬化した蛍光体下地層１０６を形成する。

Ｓ５０４において、更に、反射防止層１２０をガラス基板１０１の側面及び下面に形成する。反射防止層１２０を形成することによって、側面からの蛍光がガラス基板１０１に入射することにより生じる放射線画像のコントラストの低下を軽減する効果がある。

Ｓ５０５において、次に、図２（ｂ）に示されるように、不図示の蛍光体形成蒸着装置によってアルカリハライドよりなる柱状結晶化した蛍光体（例えば、ＣｓＩ：Ｔｌ、タリウム活性化沃化セシウム）からなる蛍光体層１１４形成する。蛍光体層１１４は、厚さ約０．５ｍｍで形成され、二次元に配置されている光電変換素子部１０２の上面を覆うように蛍光体下地層１０６上に形成する。蛍光体層１１４はガラス基板１０１の表面側および側面側に形成される。

Ｓ５０６において、その後、図３に示されるように、厚さ２５μｍのＰＥＴからなる保護基材１１３に対して反射層１１２としてのＡｌ膜が形成された、フィルム状の蛍光体保護部材１１０の反射層１１２の形成面側に、ポリオレフィン樹脂からなるホットメルタイプの有機樹脂から構成される蛍光体保護層１１１を、不図示のヒートローラを用いて転写接着させる。

Ｓ５０７において、次に、図２（ｂ）に示される蛍光体層１１４が形成された、センサパネル１００の蛍光体層１１４形成面上に、蛍光体保護層１１１を形成した蛍光体保護部材１１０を不図示の加圧ローラにより押圧して接着させる。この時、加圧ローラやセンサパネル１００を保持するステージ（不図示）は加熱せずに常温の状態で接着させる。また、ホットメルト樹脂からなる蛍光体保護層１１１は、熱可塑性樹脂であり本実施形態では融点が1００℃程度の樹脂を用いており、本工程では溶融状態にはならず接着されていない状態である。

Ｓ５０８において、次に、図４に示されるように、加熱ヒータ１３０を内蔵するライン状の加圧ヘッド１４０を用いて、センサパネル１００に対して蛍光体保護層１１１の対向面を加熱押圧して接着させる。本実施形態では、蛍光体保護部材１１０の周囲辺の１辺を一括して押圧できる長さの加圧ヘッド１４０を用いて蛍光体保護部材１１０の上方から押圧加熱して接着し、順次他辺も同様に接着する。尚、図４に示される緩衝材１５０は、加圧ヘッド１４０とセンサパネル１００面との押圧力を均一にするためのものであり、例えば厚さ０．３ｍｍのシリコンゴムを用いる。また、本実施形態では、ヒータヘッド温度を制御し、蛍光体保護層１１１の温度が１２０℃に達するように調整し、１０ｓｅｃ加熱接着させる。このようにして、本実施形態に係る図１に示されるような放射線検出装置が作製される。

なお、本実施形態で説明した放射線検出パネルを構成する各層（膜）は必ずしも全てを備えている必要はなく、その組み合わせは任意であってもよい。また、蛍光体層１１４を覆う保護膜としての保護基材１１３および反射層１１２は、ガラス基板１０１の表面側および側面側を覆う構成であってもよく、さらに背面側まで覆う構成であってもよい。

なお図８は、図１（ａ）のＢ−Ｂ’線の断面を示す。マンモ撮影用ＦＰＤカセッテにおいて、胸壁側以外の３つの側面に対しては、本実施形態の処理を行うことなく、図８のような断面で構成される。本発明は少なくとも１つの側面に対して適用可能であり、胸壁側以外の３つの側面に対して本発明を適用してもよい。

以上説明したように、辺に配置される膜（蛍光体保護膜）の破壊に対する緩衝材として蛍光体を使用することができる。また、光電変換素子をガラス基板周辺（例えば、端部から２ｍｍ以内）まで配置させることができるため、狭額縁を安価に実現することができる。これは直接蒸着および間接蒸着の両方に適用可能である。本発明に係る放射線検出装置を備えた放射線撮影装置を用いることによって、狭額縁の放射線画像を得ることができる。

（第２実施形態）
本実施形態では、図６に示されるように、第１実施形態とはＳ５０４における反射防止層１２０の形成方法が異なる。具体的には、ガラス基板１０１の側面及び下面だけでなく、ガラス基板１０１の上面にも反射防止層１２０を形成している点が異なる。ガラス基板１０１上面の周辺部に０．５ｍｍから１ｍｍ程度の幅で、反射防止層１２０を形成する。すなわち、ガラス基板１０１の表面における側面との境界部分から所定の領域においても、蛍光体層１１４とガラス基板１０１との間に反射防止層１２０が形成される。

反射防止層１２０をガラス基板１０１上面の周辺部にも形成することにより、蛍光体層１１４の厚みを制御することが可能になる。反射防止層１２０を上面に形成することにより、ガラス基板１０１上面の周辺部における蛍光体層１１４の厚みの低下を抑制することが可能になる。

（第３実施形態）
本実施形態では、図７に示されるように、第１実施形態とは光電変換素子部１０２の材質が異なる。第１実施形態では、ガラス基板１０１上にアモルファスシリコンを用いたフォトセンサとＴＦＴから構成される光電変換素子部１０２を形成した場合について説明したが、光電変換素子部１０２は、アモルファスシリコンではなくクリスタルシリコンを用いて構成されているものとする。

本実施形態に係る光電変換素子部１０２の例としては、ＣＭＯＳセンサがある。ＣＭＯＳセンサは、導電性を有するために支持部材１０７に取り付ける際に絶縁する必要がある。第３実施形態の場合、ガラス基板１０１の代わりにシリコン基板１６０が基材として用いられ、シリコン基板１６０の上面に絶縁性の保護層１０５が絶縁層として形成され、その上面にさらに蛍光体下地層１０６が形成される。その他は第１実施形態と同様の方法で製造される。

（その他の実施形態）
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。

Claims (8)

1. 蛍光体層による蛍光を検出する光電変換素子を有する放射線検出パネルであって、
   前記光電変換素子を有する、前記蛍光体層を支持するための基材と、
   前記蛍光体層を覆う保護膜と、を備え、
   前記蛍光体層は前記基材の表面および少なくとも１つの側面に形成され、前記表面と前記少なくとも１つの側面とのなす角度が９０度以下であることを特徴とする放射線検出パネル。
2. 前記保護膜は、前記蛍光体層を覆ってさらに前記基材の背面に形成されることを特徴とする請求項１に記載の放射線検出パネル。
3. 前記側面は、前記表面よりも粗い面として形成されることを特徴とする請求項１または２に記載の放射線検出パネル。
4. 前記側面において前記蛍光体層と前記基材との間にさらに反射防止層が形成されることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の放射線検出パネル。
5. 前記反射防止層は、前記基材の表面における前記側面との境界部分から所定の領域において前記蛍光体層と前記基材との間にさらに形成されることを特徴とする請求項４に記載の放射線検出パネル。
6. 前記基材がシリコンで形成され、前記基材の表面に絶縁層が形成されることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の放射線検出パネル。
7. 前記蛍光体層と前記保護膜との間に熱可塑性樹脂層が形成され、前記基材の前記側面において前記熱可塑性樹脂層が前記蛍光体層よりも厚く形成されることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の放射線検出パネル。
8. 請求項１乃至７の何れか１項に記載の放射線検出パネルを備えることを特徴とする放射線撮影装置。